1 Le 03/05/2017

Sortie au Muséum national d’Histoire Naturelle de Paris Galeries d’Anatomie comparée et de Paléontologie Jardin des Plantes Grande Galerie de l’Evolution

Nom :

Prénom :

Les objectifs de la sortie

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Petit quiz pour commencer…

Squelette de Pakicetus attocki de 50 millions d’années, découvert au Pakistan 1) Le squelette ci-dessus représente un animal terrestre, de quel groupe est-il ? ……………………………………………………………………………………………………………. Aide : Il fait la taille d’un loup, son squelette postcrânien est celui d’un artiodactyle (regroupant bovins, ovins, antilopes, chameaux, cochons, girafes, hippopotames). Pakicetus avait un cou allongé, une colonne vertébrale rigide dans la région lombaire, des membres locomoteurs fins et allongés : c’était un animal coureur et digitigrade (pendant la course, seuls ses doigts touchaient le sol). Sa région auditive ressemble à celle des baleines, des dauphins. Réponse : C’est un cétacé terrestre !!!! Ainsi avant d’être nageurs, les cétacés étaient coureurs. Les cétacés que nous connaissons (dauphin, baleine, cachalot, etc.) sont des animaux terrestres (comme les bœufs, les moutons…) qui se sont peu à peu adaptés à la vie aquatique.

Les objectifs de la sortie

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2) Qu’est-ce que l’évolution ?

Ensemble des changements subis par les espèces au cours du temps.

Au cours des visites, vous allez découvrir la biodiversité actuelle et passée et essayer de répondre aux questions suivantes :

- Qu’est-ce que la théorie de l’évolution ?

- Quels sont les arguments ?

- Comment classer les êtres vivants ?

Galeries d’Anatomie comparée et de Paléontologie

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Commençons par un peu d’historique de la Paléontologie…

De tout temps, les fossiles ont intéressé et intrigué l’être humain. Néanmoins, ce n’est que depuis le XVIIe siècle qu’ils sont considérés comme les témoins de formes de vies ayant existé dans le passé. En effet, jusqu’à la Renaissance perdure l’idée que les fossiles sont façonnées à partir des roches. Néanmoins, Léonard de Vinci et Bernard Palissy, au XVIe siècle, avaient déjà compris le processus de fossilisation. Au cours des XVIIe et XVIIIe siècles, les fossiles sont considérés comme les restes d’organismes ayant subi le déluge. Contredire cette théorie revenait à blasphémer, ce qui a longtemps retardé les progrès scientifiques.

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Buffon, naturaliste du XVIIIe, améliore de par ses recherches la compréhension des phénomènes géologiques et propose un âge de la Terre beaucoup plus ancien que celui considéré à l’époque d’après la bible, d’environ 6000 ans. Il propose un âge de plus de 100 000 ans (il ira jusqu’à évoquer un âge de plusieurs millions d’années mais, sous la pression de l’Eglise, devra revenir à un âge plus faible).

En 1735, Linné établit un système de nomenclature des animaux et des végétaux (la

nomenclature binominale ; ex : Homo sapiens) indispensable à toute approche utilisée aujourd’hui.

Cuvier occupe la chaire d’Anatomie comparée en 1802. Pour lui les faunes se succèdent, chacune remplaçant une autre précédemment apparue puis disparue. Mais il n’arrive pas à concevoir que des espèces puissent à concevoir que des espèces puissent se transformer pour donner d’autres espèces. Lamarck (en 1809) oppose une autre théorie : la continuité et la transformation des espèces. La grande idée de l’évolution est née.

50 plus tard, Darwin explique le mécanisme qui selon lui gouverne l’évolution : la

sélection naturelle.

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L’anatomie comparée étudie les différences anatomiques entre les espèces et tente de comprendre comment les animaux s’adaptent à leur environnement. A ses débuts, cette science avait surtout comme objectif de rechercher dans l’anatomie de animaux des points de similitude ou du moins des informations qui aideraient à l’étude et à la compréhension du corps humain.

Pierre Belon publie en 1555 une illustration dans laquelle il compare le squelette humain avec celui d’un oiseau.

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A partir de la fin du 17ème siècle, l’anatomie comparée devient une science à part entière. Alors, elle jouera un grand rôle dans la diffusion de la théorie* de l’évolution. Charles Darwin était clair : « Toutes ces similitudes qu’on nous démontre depuis des décennies entre les différents animaux, elles s‘expliquent elles-mêmes à partir du moment où on admet l’idée d’évolution. » Pour l’Académicien, il ne fait nul doute que l’idée d’un ancêtre commun peut expliquer que plusieurs animaux aient un membre inférieur semblable qui peut se décliner sous des formes diverses : bras, nageoire, aile… L’anatomie comparée a donc nourri sa théorie de l’évolution. Face à la grande biodiversité du vivant, les scientifiques ont cherché à établir des classifications.

On classe le vivant depuis l’Antiquité. Les critères de classification ont été déterminés par les besoins des hommes (classification utilitaire des végétaux au Moyen-âge, qualités thérapeutiques ou poisons), guidés par leurs croyances (classification en accord avec le créationnisme par Linné et Cuvier, lutte pour imposer l'idée de filiation des organismes par Lamark et Geoffroy Saint Hilaire...), liés aux progrès des techniques scientifiques d’observation et d’identification (découverte de nouveaux organismes microscopiques, ADN et classification phylogénétique c’est-à-dire sous la forme d’arbres de parenté.

Aujourd’hui, la classification scientifique des êtres vivants rend compte des degrés relatifs d’apparentement en construisant des arbres de parenté.

Rappels sur :

https://svtconnectees.wordpress.com/chapitre-3-la-parente-des-etres-vivants/

Galeries d’Anatomie comparée et de Paléontologie

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Activité 1 : Comprendre le principe de la classification à partir d’une collection d’animaux.

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1) A l’aide du plan, cherchez dans la galerie les 7 espèces* présentes dans le tableau ci-dessous et cochez uniquement les caractères* qu’elles présentent. Laissez la case vide si elles n’ont pas le caractère.

Clavicule réunie

(fourchette)

3 orteils centraux porteurs

Pouce opposable

« Trou » dans la mandibule

Plusieurs types de

dents

« Quille » sur la face ventrale des vertèbres cervicales : les

vertèbres cervicales sont celles du cou, elles ne sont pas lisses et possèdent une

ou plusieurs pointes osseuses sur la partie ventrale.

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2) Remplissez le schéma de groupes emboîtés en rassemblant les espèces* qui partagent les mêmes caractères.

3) Complétez l’arbre en rassemblant les espèces qui partagent les mêmes caractères.

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4) Justifiez le fait que les oiseaux fassent partie du groupe* des dinosaures. Les oiseaux possèdent 3 orteils centraux porteurs. Ce caractère est commun aux dinosaures. 5) Nommez le ou les caractères nouveau(x) et exclusif(s) que les oiseaux ne partagent pas avec les dinosaures. Seuls les oiseaux possèdent des clavicules réunies en fourchette.

Le jardin des Plantes

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Activité 2 : Comprendre le principe de la classification à partir d’une collection de végétaux.

1) Avec le plan, recherchez les 7 espèces et repérez leurs caractères afin de remplir au fur et à mesure la matrice espèces*/caractères. Référez-vous aux fiches descriptives de chaque végétal (photos, et compléments d’informations sur les caractères) disponibles sur la page : https://svtconnectees.wordpress.com/sortie-au-museum-national-dhistoire-naturelle-de-paris/

1-Robinier faux-acacia 2-Polypode vulgaire 3-Lys 4-Bananier 5-Pin Laricio 6-Mousse (Grimmia pulvinata)

7-Cèdre du Liban

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2) Remplissez le schéma de groupes emboîtés en rassemblant les espèces* qui partagent les mêmes caractères.

Le jardin des Plantes

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3) Complétez l’arbre en rassemblant les espèces qui partagent les mêmes caractères.

La Grande Galerie de l’Evolution

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Un peu d’histoire… La Galerie de Zoologie est ouverte au public en 1889. Elle est destinée à présenter et à conserver les millions de spécimens récoltés et collectionnés par les naturalistes au cours de leurs voyages d’exploration à travers le monde.

Galerie, mode d’emploi… La Grande Galerie de l’Evolution présente sur 6000 m2 une exposition permanente consacrée à l’évolution de la vie, structurée en trois thèmes. A l’entrée du niveau 0, un squelette de baleine australe pourvu de ses fanons introduit l’exposition et ses 3 idées fortes : diversité de la vie (douze espèces de baleine existent actuellement), évolution et adaptation au milieu (les ancêtres des baleines étaient des animaux terrestres et menaces dues à l’Homme. Les niveaux 0 (milieux marins) et 1 (milieux terrestres) illustrent l’immense diversité du monde vivant d’aujourd’hui. Cette diversification qui s’est déroulée sur des millions d’années est le fruit d’une seule histoire. Le balcon du niveau 1 trait de la notion d’espèce et des classifications du vivant selon les conceptions actuelles. Quelques vitrines montrent les techniques de naturalisation. Le niveau 3 montre comment les organismes vivants ont évolué au cours de l’histoire de la Terre. La compréhension de cette histoire fait appel à une longue maturation des idées et à des disciplines scientifiques de plus en plus sophistiquées. Les animaux présentés sont naturalisés, c'est-à-dire que les taxidermistes ont donné l’apparence de la vie à des animaux morts. Les oiseaux, les mammifères et les « reptiles » présentent leur vraie peau. L’animal mort a été dépecé, sa peau est tannée. On construit en polystyrène un « mannequin » à ses dimensions et la peau est collée et recousue par-dessus. Les sabots, les griffes, les cornes, les dents… sont ceux de l’animal. Seuls les yeux sont des faux, billes de verre fabriquées sur mesure. Le terme « empaillé » n’est plus utilisé actuellement puisque c’est du polystyrène qui est utilisé pour l’intérieur du corps.

La Grande Galerie de l’Evolution

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Parmi les animaux marins, beaucoup ne peuvent être naturalisés dans de bonnes conditions : on présente alors des moulages effectués en résine, à partir du vrai animal, que l’on peint ensuite (nombreux poissons, petits invertébrés). Quand l’animal est très rare ou très gros, on peut fabriquer des reconstitutions aux proportions de l’animal rée (dauphins, requin pèlerin…) si l’étiquette qui accompagne chaque spécimen n’indique que son nom et son origine, il s’agit du vrai animal. S’il s’agit d’un moulage ou d’une reconstitution, c’est toujours indiqué sur l’étiquette. Certains animaux à corps mou peuvent être présentés dans un liquide (méduses, vers). Les animaux à carapaces (insectes, petits crustacés) sont séchés et disposés d’une façon naturelle. La Grande Galerie de l’Evolution ne présente qu’une faible partie des animaux des collections du Muséum. Une présentation agréable et pédagogique a conduit les concepteurs à faire des choix quant aux milieux présentés et aux espèces. L’esthétique des présentations a également joué un grand rôle dans le choix de spécimens. Au total, 3000 spécimens sont présentés dont 2700 arthropodes (crustacés, insectes et arachnides). 1% des vertébrés de l’ancienne Galerie de Zoologie ont été réinstallés dans la nouvelle présentation.

La Grande Galerie de l’Evolution

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Activité 3 : Comprendre le principe de la classification à partir d’une collection d’animaux.

A vous de classer les 8 êtres vivants observables dans cette galerie en fonction de leurs caractères selon la méthode vue précédemment. L es êtres vivants : - Baudroie - Albatros - Criquet - Capricorne - Babouin - Crocodile - Gorille - Vautour Les caractères : - Mâchoire - Ecailles soudées - 4 membres - Tête - Ailes plumeuses - Nageoires rayonnées - Ailes membraneuses - 6 pattes - Poils - Pouce opposable Précisions : - Le terme de « Mâchoire » est pris au sens d’un ensemble de deux structures formant la bouche et servant à l’ouvrir et à la fermer. - L’oiseau possède des écailles sur ses pattes.

La Grande Galerie de l’Evolution

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- « Pouce opposable » : le pouce s’oppose aux autres doigts permettant la prise d’un objet avec la main ou le pied Les « ailes plumeuses » sont des membres. Ainsi un oiseau possède 4 membres. Consigne : Vous réaliserez ci-dessous la matrice de caractères, les groupes emboîtés et l’arbre.

La Grande Galerie de l’Evolution

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La Grande Galerie de l’Evolution

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Activité 4 : Au fur et à mesure de votre visite, recueillez les informations qui vous permettront de construire une frise

chronologique. Aide : Cette frise indiquera des repères d’ordre biologique et géologiques datés. Vous utiliserez deux couleurs différentes pour les distinguer. Elle devra comporter au minimum : l’âge de la planète, les différentes ères, l’apparition de la vie, les deux grandes crises ainsi que quelques évènements géologiques et repères biologiques ; Corrigé : se référer à la page 3 du livret = chapitre 7 du cours « Biodiversité et évolution »

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Activité 5 : Sur les pas de Darwin

Arrêt 1 : Un panneau montre les membres antérieurs de différents animaux (manchot et huîtrier, dauphin, chauve-souris et martre). Que met-il en évidence ?

A l’intérieur de cette unité existe une certaine diversité. Comment l’expliquer ? Emettez des hypothèses.

Niveau 0

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Arrêt 2 : En observant les organismes vivants adaptés aux milieux arctique et antarctique, pouvez-vous discerner des caractéristiques communes qui leurs sont propres et qui leur permettent de vivre et de se reproduire dans ce type de milieu ? Une adaptation est une caractéristique d'un organisme lui permettant de mieux se reproduire dans un environnement donné, c'est-à-dire de manière plus abondante que les individus ne possédant pas cette caractéristique. Arctique et Antarctique présentent des caractéristiques particulières : il fait froid, les ressources alimentaires sont présentes de façon très sporadique et la couleur dominante du paysage est le blanc. Quelles adaptations présentent les organismes soumis à ces contraintes ?

La Grande Galerie de l’Evolution

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OBSERVATIONS : On distingue 3 types d'adaptations : Anatomiques : animaux relativement gros. Par exemple, le manchot Empereur a une taille plus grande que le manchot Adélie vivant sous des températures plus « clémentes ». Avoir un gros volume corporel est une bonne façon de minimiser son rapport surface/volume, tout en ayant une surface (c'est-à-dire des pertes de chaleur) la plus faible possible. Physiologiques : présence de tissus adipeux volumineux chez le manchot empereur, l'albatros ou encore l'éléphant de mer : les animaux ont une capacité de stockage de graisse importante qui leur permet de garder une température corporelle constante. Comportementales : le manchot Empereur se regroupe en formant des « tortues », ce qui minimise le contact avec l'extérieur et donc les pertes de chaleur.

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Comment expliquer le fait que les organismes se soient adaptés à leur milieu de vie ? Emettez des hypothèses.

Nous allons maintenant trancher parmi nos hypothèses :

Pour expliquer l’unité et la diversité du vivant, considérons l’hypothèse que l’unité s’explique par une ascendance commune, laquelle a subi depuis le phénomène de « descendance avec modifications ». Par ailleurs, au cours des générations, chacune des lignées acquiert des variations qui lui sont spécifiques, faisant que chacune possède des particularités.

La Grande Galerie de l’Evolution

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Pour vérifier cette hypothèse, les êtres vivants doivent avoir deux propriétés essentielles : 1/ Il doit y avoir descendance ; 2/ Au fil des générations, il doit y avoir de la variation héritable, c'est-à-dire que les ancêtres diffèrent des descendants, et que les descendants diffèrent entre eux.

Arrêt 3 : Dans une vitrine, sont représentées trois différentes populations de littorines. Que met-elle en évidence ? Notre hypothèse, est-elle en partie validée ? OBSERVATIONS : Une population est un ensemble d'individus de la même espèce vivant plus proches les uns des autres qu'ils ne le sont des individus des autres populations. Ainsi, à l'échelle de la population, les individus présentent un fort degré d'apparentement. Or nous constatons une diversité entre les coquilles des individus dans les 3 populations.

Donc ces observations valident la 3ème hypothèse. Elles invalident la 1ère hypothèse puisqu'on trouve de la diversité au sein d'une même population vivant sous les mêmes conditions

environnementales. Arrêt 4 : Que montre l’exemple de la domestication du sanglier ? Valide-t-il notre hypothèse ? But de la domestication : transformer une espèce sauvage pour satisfaire un besoin humain. Pour cela, on sélectionne des individus présentant un intérêt particulier en les faisant se reproduire préférentiellement. Répétant ce processus sur de nombreuses générations, éleveurs et horticulteurs créent de nouvelles variétés. Par exemple, le sanglier est une variété sauvage tandis que le porc en est une domestique. Tous deux partagent un ancêtre commun exclusif. Il y a environ 8 000 ans, l'homme a commencé à sélectionner chez les descendants ceux qui avaient un poids et une taille conséquents, un nombre de mamelles important ainsi qu'une forte vitesse de croissance. Le résultat de cette sélection systématique est le porc domestique. La partie des descendants de cet

Niveau 2

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ancêtre commun qui ne présentait pas ces caractéristiques est restée à l'état sauvage dans la nature : c'est le sanglier. Ainsi, la domestication est une preuve de la descendance avec modifications sur plusieurs générations. Nous avons des preuves en faveur d’une modification des espèces au cours du temps mais il nous reste un autre élément à expliquer. En effet, en plus de l’unité et de la diversité du vivant, nous avons pour objectif d’expliquer un fait supplémentaire : l’adaptation des espèces à leur environnement. L’explication aujourd’hui retenue pour rendre compte de l’adaptation des espèces à leur environnement est celle proposée par Darwin : l’évolution par sélection naturelle. Si l’hypothèse d’évolution par sélection naturelle est valide, les organismes doivent avoir des adaptations, c'est-à-dire des comportements, des structures qui résolvent les problèmes posés par l’environnement. Par ailleurs, lorsque l’environnement est modifié, les variations qui étaient autrefois favorables ne le sont plus et on s’attend à ce que le nombre d’individus portant de telles variations diminue.

Arrêt 5 : Que montre l’exemple de la phalène du bouleau ? Valide-t-il l’hypothèse de Darwin? La phalène du bouleau est un papillon nocturne avec des individus sombres et clairs. Jusqu'au début du XXème siècle, les naturalistes anglais ont observé que les papillons de couleur claire étaient majoritaires. En effet, ils sont mieux protégés des prédateurs car ils peuvent se camoufler sur les troncs clairs des bouleaux. L'ère industrielle a ensuite noirci les troncs des bouleaux : on a alors observé une diminution du nombre d'individus de couleur claire, au profit des individus de couleur foncée.

Niveau 3

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Ainsi, parmi les différents variants d'une population, ceux qui détiennent la variation qui permet de mieux exploiter les ressources de l'environnement et de vivre dans de meilleurs conditions (dans le cas présent, il est question de mieux échapper aux prédateurs), et donc de laisser plus de descendants, deviennent majoritaires en l'espace de quelques générations. A travers les autres vitrines, lesquelles montrent un fait en faveur de l’hypothèse darwinienne ? ……………………………………………………………………………………………………………

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Conclusion

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La scientificité du raisonnement darwinien Le raisonnement darwinien suit un cadre hypothético-déductif, suivant lequel on propose des hypothèses basées sur des faits, que l’on vérifie en s’appuyant sur des observations basées sur d’autres faits. Il s’agit donc d’un raisonnement scientifique. L’hypothèse darwinienne est en accord avec de nombreux faits qu’elle explique simplement et de façon cohérente. Il s’agit donc d’une théorie. Pourquoi est-il important de connaître la théorie de l’évolution ? Pourquoi le paléoanthropologue Kenyan Richard parle-t-il de « sixième extinction » ? Quelles sont les conséquences possibles ? Notre connaissance de l’évolution a de nombreuses applications pratiques, notamment dans les domaines de la médecine, de l’agriculture et de l’écologie. En médecine, la mise en pratique de la théorie de l’évolution nous permet de mieux lutter contre tous les micro-organismes (bactéries, virus…), qui évoluent à l’intérieur de notre corps. En agriculture, nos connaissances sur l’évolution permettent de protéger nos champs et nos élevages contre leurs ennemis naturels (certains insectes par exemple), sans utiliser de produits chimiques. En écologie, les études sur l’évolution aident à prévoir et à anticiper les dégâts causés par l’homme dans la nature, du fait des modifications climatiques dont il est responsable.

Conclusion

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Conclusion des activités 1, 2 et 3 Comment classer les êtres vivants ? ……………………………………………………………………………………………………………

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Conclusion des activités 4 et 5 : Résumez la théorie de Darwin ……………………………………………………………………………………………………………

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Quelles sont les relations entre l’histoire de la Terre et l’évolution de la vie ? ……………………………………………………………………………………………………………

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Lexique

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Caractère : trait distinctif (ou attribut) que présente un groupe d’espèces, une espèce ou un individu. Crise de la biodiversité : disparition brutale et simultanée de nombreuses espèces, voire de groupes entiers. Synonyme : crise biologique Espèce : Groupement de base de la classification des êtres vivants. Pour les animaux actuels, l’espèce peut être définie comme l’ensemble des individus interféconds, c'est-à-dire capable de se reproduire entre eux et de s’assurer une descendance. Cette notion est bien évidemment inapplicable en paléontologie et paléoanthropologie. Les espèces sont alors définies sur des critères de ressemblance qui sont toutefois interprétées de façons diverses par les chercheurs ce qui explique la variabilité de la définition des espèces fossiles. Un spécimen est désigné par son nom de genre puis son nom d’espèce. Exemple : Homo sapiens. Groupe : ensemble d’espèces partageant des caractères qui correspondent à des liens de parenté. Mutation : modification de l’information génétique (ADN). Sélection naturelle : Tri naturel des individus d’une espèce selon leur capacité à survivre ou à se reproduire dans un milieu donné. Théorie : Le mot théorie a plusieurs sens dans la langue française. Dans le langage courant, une théorie est un ensemble d’idées sur un sujet qui relève parfois de l’opinion, sans preuve. Ces idées restent… théoriques. En sciences, le mot théorie a une autre signification : c’est une construction méthodique qui cherche à représenter et à expliquer des phénomènes. Une théorie scientifique s’articule avec des faits, des observations, des résultats expérimentaux répétés auxquels elle donne une cohérence.

Notes

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